Question

化合物PCl₃和單質(zhì)Cl₂在一定條件下反應(yīng)可生成化合物PCl₅．回答下列問題：
（1）已知PCl₃的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-93.6℃和76.1℃，PCl₅的熔點(diǎn)為167℃．室溫時(shí)2molPCl₃與氣體Cl₂完全反應(yīng)生成PCl₅，放出熱量257.6kJ．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）反應(yīng)PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）在容積為10L的密閉容器中進(jìn)行．起始時(shí)PCl₃和Cl₂均為0.2mol．反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示．
①計(jì)算實(shí)驗(yàn)a從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率 v（PCl₅）=

 

．
②圖中3組實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v（PCl₃）由大到小的次序?yàn)?div id="6166661" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

（填實(shí)驗(yàn)序號）；與實(shí)驗(yàn)a相比，其他兩組改變的實(shí)驗(yàn)條件及判斷依據(jù)是：b、

 

c．

 

③α_a、α_b、α_c分別表示實(shí)驗(yàn)a、b和c PCl₅（g）的平衡轉(zhuǎn)化率，比較其相對大�。�

 

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Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：（1）已知PCl₃的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-93.6℃和76.1℃，PCl₅的熔點(diǎn)為167℃，判斷PCl₃的狀態(tài)為液體，PCl₅為固體，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)焓變得到；
（2）氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，設(shè)反應(yīng)的氯氣物質(zhì)的量為x
              PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）  0.2       0.2        0
變化量（mol）  x         x          x
平衡量（mol） 0.2-x    0.2-x       x
①圖象分析可知實(shí)驗(yàn)a氣體壓強(qiáng)160變化為120，60min達(dá)到平衡狀態(tài)，
氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120
x=0.1mol，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算；
②分析圖象可知達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間不同，時(shí)間越短反應(yīng)速率越快；其中b和a達(dá)到相同平衡狀態(tài)，但時(shí)間不同，說明b是加入了催化劑改變了反應(yīng)速率；c混合氣體壓強(qiáng)增大，達(dá)到平衡時(shí)間縮短，所以是升溫引起的壓強(qiáng)增大；
③ab是相同平衡狀態(tài)，PCl₅（g）的平衡轉(zhuǎn)化率相同，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，c是升溫，平衡逆向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率減�。�

解答： 解：（1）已知PCl₃的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-93.6℃和76.1℃，PCl₅的熔點(diǎn)為167℃，判斷PCl₃的狀態(tài)為液體，PCl₅為固體，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)焓變得到，室溫時(shí)2molPCl₃與氣體Cl₂完全反應(yīng)生成PCl₅，放出熱量257.6kJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，PCl₃（l）+Cl₂（g）?PCl₅（s）△H=-128.8KJ/mol；
故答案為：PCl₃（l）+Cl₂（g）?PCl₅（s）△H=-128.8KJ/mol；
（2）氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，設(shè)反應(yīng)的氯氣物質(zhì)的量為x
              PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）  0.2       0.2        0
變化量（mol）  x         x          x
平衡量（mol） 0.2-x    0.2-x       x
①圖象分析可知實(shí)驗(yàn)a氣體壓強(qiáng)160變化為120，60min達(dá)到平衡狀態(tài)，
氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120
x=0.1mol
實(shí)驗(yàn)a從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率 v（PCl₅）=

△c

△t

=

0.1mol 10L

60min

=1.7×10^-4mol/L?min，
故答案為：1.7×10^-4mol/L?min；
②分析圖象可知達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間不同，時(shí)間越短反應(yīng)速率越快，圖中3組實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v（PCl₃）由大到小的次序b＞c＞a，與實(shí)驗(yàn)a相比，b和a達(dá)到相同平衡狀態(tài)，但時(shí)間不同，b組改變的實(shí)驗(yàn)條件及判斷依據(jù)是加入了催化劑改變了反應(yīng)速率；c混合氣體壓強(qiáng)增大，達(dá)到平衡時(shí)間縮短，所以是升溫引起的壓強(qiáng)增大；
故答案為：b＞c＞a，加入催化劑，反應(yīng)速率加快但不影響化學(xué)平衡，溫度升高，依據(jù)PV=nRT可知，當(dāng)物質(zhì)的量和體積一定，壓強(qiáng)增大是溫度升高引起；
③ab是相同平衡狀態(tài)，PCl₅（g）的平衡轉(zhuǎn)化率相同，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，c是升溫，平衡逆向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率減小，α_a、α_b、α_c分別表示實(shí)驗(yàn)a、b和c PCl₅（g）的平衡轉(zhuǎn)化率，比較其相對大小為：α_a=α_b＞α_c ；
故答案為：α_a=α_b＞α_c．

點(diǎn)評：本題考查了圖象分析判斷方法，化學(xué)平衡計(jì)算分析，影響化學(xué)平衡的因素理解應(yīng)用，反應(yīng)速率概念的計(jì)算，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．